[實(shí)用新型]一種模塊式多自由度欠驅(qū)動(dòng)仿生假肢手

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820404904.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208741215U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷益龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 唐山云時(shí)代網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號(hào): A61F2/58
• 分類號(hào): A61F2/58
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型提出一種模塊式多自由度欠驅(qū)動(dòng)仿生假肢手，包括手掌、拇指和四根手指，拇指及手指都為獨(dú)立的模塊，可以獨(dú)立地安裝及拆卸，每個(gè)模塊由一臺(tái)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)模塊有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，兩個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是耦合的，為欠驅(qū)動(dòng)方式；手指的機(jī)械傳動(dòng)鏈包括微型電機(jī)、微型減速器、直齒輪副、滑動(dòng)螺旋副、拉力繩索及扭轉(zhuǎn)彈簧，機(jī)械傳動(dòng)鏈分兩層布置，采用折回式布局，并提出了一種楔形凸凹式繩索固定器組件；拇指電機(jī)沿手掌橫向布置，錐齒輪副可以保證當(dāng)拇指姿態(tài)改變時(shí)，傳動(dòng)鏈仍然可靠地工作；本實(shí)用新型提出的假肢手各電機(jī)都固定于手掌，假肢手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、工作可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于醫(yī)療康復(fù)器械領(lǐng)域，特別涉及一種模塊式多自由度欠驅(qū)動(dòng)仿生假肢手。

背景技術(shù)

假肢手安裝于手部截肢殘疾人殘肢端部，用于實(shí)現(xiàn)人手的某些功能。2008年以前，市場(chǎng)上運(yùn)作最成功的假肢手為德國(guó)OttoBock公司的Suva單自由度假肢手，該假肢手依靠肌電信號(hào)傳感器拾取殘疾人殘臂上肌肉的控制信息，經(jīng)微控制芯片處理后發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)假肢手的動(dòng)作，該種假肢手只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，不能對(duì)操作物體實(shí)現(xiàn)較好的包絡(luò)。

2008年以后，多自由度假肢手開(kāi)始面世，比較有代表性的為英國(guó)的Blatchford &son公司生產(chǎn)的ilimb假肢手和冰島Steeper公司生產(chǎn)的Bebionic假肢手。這兩款假肢手均由五個(gè)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，食指、中指、無(wú)名指和小指機(jī)械結(jié)構(gòu)相同，統(tǒng)稱為手指，每個(gè)手指有兩個(gè)關(guān)節(jié)，第一關(guān)節(jié)為主動(dòng)關(guān)節(jié)，第二關(guān)節(jié)為從動(dòng)關(guān)節(jié)，兩個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是耦合的，稱這種驅(qū)動(dòng)方式為欠驅(qū)動(dòng)。

ilimb假肢手的手指第一關(guān)節(jié)由蝸桿蝸輪驅(qū)動(dòng)，微型電機(jī)微型減速器組件置于第一指節(jié)的空腔內(nèi)，微型減速器輸出軸通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)蝸桿回轉(zhuǎn)，蝸輪聯(lián)接于手掌部，相對(duì)于手掌固定不動(dòng)，當(dāng)電機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿連同微型電機(jī)微型減速器及第一指節(jié)繞蝸輪回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手指的屈伸，第二關(guān)節(jié)由聯(lián)接于蝸輪的繩索驅(qū)動(dòng)，其拇指機(jī)械結(jié)構(gòu)與食指機(jī)械結(jié)構(gòu)類似，但無(wú)有第二關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；該型假肢手的主要缺陷為，微型電機(jī)微型減速器組件置于第一指節(jié)空腔內(nèi)，雖然可以節(jié)省手掌的空間，卻受微型電機(jī)微型減速器長(zhǎng)度的限制，第一指節(jié)的長(zhǎng)度長(zhǎng)于人手指節(jié)長(zhǎng)度，且微型電機(jī)微型減速器也作為微型電機(jī)的負(fù)荷，浪費(fèi)了電機(jī)的有效功率，第一指節(jié)的回轉(zhuǎn)中心即是蝸輪的中心，位于第一指節(jié)手掌心部，當(dāng)佩戴仿人手皮時(shí)，手皮關(guān)節(jié)處變形很大，極大地浪費(fèi)了電機(jī)的有效功率。

Bebionic假肢手的手指第一關(guān)節(jié)由滑塊連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，微型電機(jī)微型減速器組件置于手掌上，第二關(guān)節(jié)由四連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，四連桿的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)桿件即為第一指節(jié)，其拇指機(jī)械結(jié)構(gòu)為多桿機(jī)構(gòu)，微型電機(jī)微型減速器組件置于拇指第一指節(jié)空腔內(nèi)；該型假肢手的主要缺陷為，拇指驅(qū)動(dòng)電機(jī)及復(fù)雜的機(jī)械裝置置于拇指第一指節(jié)空腔內(nèi)，使拇指尺寸比較租大，且微型電機(jī)微型減速器和機(jī)械零件作為負(fù)載浪費(fèi)了拇指電機(jī)的有效功率。

另外，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料檢索發(fā)現(xiàn)：

中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)：CN 103538077 A, 名稱：一種多自由度機(jī)器仿生手。使用六臺(tái)電機(jī)控制假肢手，其中食指、中指、無(wú)名指、小指各用一臺(tái)電機(jī)；拇指用兩臺(tái)電機(jī)，一臺(tái)用于拇指外旋，一臺(tái)用于拇指屈伸。電機(jī)都固定在手掌上，機(jī)械傳動(dòng)鏈為蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)。手指和拇指電機(jī)順次擺放，使手掌很長(zhǎng)。拇指的第二指節(jié)不能作屈伸運(yùn)動(dòng)。

中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)：CN 103565562 A, 名稱：一種欠驅(qū)動(dòng)假肢手。使用三臺(tái)電機(jī)控制五個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)，其中食指及中指由一臺(tái)電機(jī)控制，無(wú)名指及小指由一臺(tái)電機(jī)控制，拇指由一臺(tái)電機(jī)控制，不能實(shí)現(xiàn)每個(gè)手指的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。其機(jī)械傳動(dòng)鏈為，電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)，再通過(guò)滑塊導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的線性運(yùn)動(dòng)，滑塊拉動(dòng)繩索驅(qū)動(dòng)手指各指節(jié)，傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)，使手掌尺寸也較長(zhǎng)；每個(gè)手指使用了三根繩索和多個(gè)導(dǎo)輪，比較復(fù)雜。拇指的外旋及拇指的曲伸運(yùn)動(dòng)不是獨(dú)立的。

中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)：CN 1418765, 名稱：機(jī)器人靈巧手機(jī)構(gòu)。每個(gè)手指的兩個(gè)關(guān)節(jié)分由兩臺(tái)電機(jī)分別控制，雖然增加了靈活性，由于重量等原因不適用于假肢手。